一種宿舍用安全吹風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

劉文斌

【摘 要】針對在校學(xué)生在宿舍使用吹風(fēng)機(jī)屢禁不止的問題，本文設(shè)計(jì)了一種能夠在學(xué)生宿舍使用的安全吹風(fēng)機(jī)，包括人體感應(yīng)模塊、信號處理模塊、信號采集模塊、執(zhí)行模塊、主電路等，本設(shè)計(jì)將人體作為信號電路的一部分，使操作者直接成為吹風(fēng)機(jī)工作的條件，線路的高阻值電阻、熔斷器增加了本實(shí)用新型的安全性。

【關(guān)鍵字】吹風(fēng)機(jī)；人體感應(yīng)；STM32

中圖分類號： TS914.21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）25-0039-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.25.017

【Abstract】This paper designs a safe hair dryer that can be used in student residences， including human body sensing module， signal processing module， signal acquisition module， execution module， main circuit， etc.， for the problem that students use hair dryers in dormitory. The human body is used as a part of the signal circuit， so that the operator directly becomes the working condition of the hair dryer， and the high resistance resistance and fuse of the line increase the safety of the utility model.

【Key words】Hair dryer； Human body induction； STM32

0 背景

過去的時(shí)間里，因?yàn)榇碉L(fēng)機(jī)使用不當(dāng)而引起的火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重?fù)p害了集體和個(gè)人的生命財(cái)產(chǎn)，各級部門和學(xué)校都對學(xué)生宿舍使用吹風(fēng)機(jī)高度重視，大部分學(xué)校禁止學(xué)生在宿舍使用吹風(fēng)機(jī)。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，由吹風(fēng)機(jī)導(dǎo)致的火災(zāi)主要是使用者離開時(shí)并未及時(shí)關(guān)掉吹風(fēng)機(jī)。

1 吹風(fēng)機(jī)的整體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的吹風(fēng)機(jī)包括人體感應(yīng)模塊、信號采集模塊、信號處理模塊、執(zhí)行模塊、主電路、開關(guān)、外殼和電源線等；人體感應(yīng)模塊和信號采集模塊通過檢測電阻相連，信號采集模塊的輸出端和信號處理模塊的輸入端相連，信號處理模塊的輸出端和執(zhí)行模塊的電源端相連，執(zhí)行模塊的觸頭串接于吹風(fēng)機(jī)主電路，主電路由電動機(jī)、熱電阻絲，開關(guān)等元件組成。

2 感應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)

人體感應(yīng)模塊由高阻值電阻、檢測電阻、金屬體、人體、熔斷器、信號線路和大地組成；其中高阻值電阻、檢測電阻、熔斷器、信號線路幾部分內(nèi)置于吹風(fēng)機(jī)，高阻值電阻、檢測電阻、熔斷器通過信號線路串聯(lián)后一端接電源線，另一端接金屬體；金屬體為導(dǎo)電性良好的金屬薄片，并鑲嵌在出風(fēng)機(jī)手柄上的凹槽中，凹槽的深度要和金屬體厚度一致；使用者手握吹風(fēng)機(jī)時(shí)，掌心與金屬體就會良好接觸，使人體和大地成為感應(yīng)電路的一部分；如果將電源線接入電源，電流就會流過電源線、高阻值電阻、檢測電阻、金屬體、人體、熔斷器流入大地，形成回路，由于高阻值電阻的電阻值非常高（一般為2到3兆歐），所以即便形成導(dǎo)通回路，但線路阻值極高而使電流非常微弱，對人體影響極小，回路中的電流雖然微弱，但可以輸出電信號，信號采集模塊可以采集微弱的電信號，表明吹風(fēng)機(jī)在使用者手中；為了防止電阻老化而阻止降低，在感應(yīng)電路中增加了熔斷器，其熔斷值非常小，一旦電流超過設(shè)定值，熔斷器立刻熔斷，切斷電路進(jìn)而保護(hù)使用者。

3 信號采集模塊的設(shè)計(jì)

信號采集模塊內(nèi)置于吹風(fēng)機(jī)，由檢測電阻和采樣電路組成；檢測電阻是采集模塊和人體感應(yīng)模塊的共有部分，其作用是把人體感應(yīng)模塊中的電流信號變成電壓信號；采樣電路是把采集的電壓信號變成大小合適的電壓信號送給STM32處理器；如果人體感應(yīng)電路有電流流過，電流會在檢測電阻兩端產(chǎn)生電壓差（雖然電流非常微弱，但根據(jù)歐姆定律，增加電阻值可以提高電壓值），檢測電壓經(jīng)過采樣電路的放大、穩(wěn)壓后輸送給STM32，此時(shí)，STM32收到一個(gè)開通的電信號。

4 信號處理模塊的設(shè)計(jì)

信號處理模塊由STM處理器和整流濾波電路組成，兩部分內(nèi)置于吹風(fēng)機(jī)手柄內(nèi)，整流濾波電路的作用是向STM32提供電源，整流濾波電路為一塊電路板，電路板上可以嵌入STM32處理器，這就使得信號處理模塊體積很小，可以置于吹風(fēng)機(jī)窄長的手柄內(nèi)；當(dāng)信號采集電路向STM32輸送一個(gè)信號電壓時(shí)，STM32就會控制繼電器通電。

5 執(zhí)行模塊的設(shè)計(jì)

執(zhí)行模塊為一個(gè)小型繼電器，繼電器有四個(gè)引腳，兩個(gè)引腳為繼電器電源端口，電源端口一端連接STM32引腳，一端連接零線，受STM32控制通電或掉電，另外兩個(gè)引腳為繼電器觸頭，繼電器觸頭串接于吹風(fēng)機(jī)主電路；當(dāng)繼電器得電，其觸頭閉合，此時(shí)按下開關(guān)，吹風(fēng)機(jī)才能工作，當(dāng)繼電器掉電，其觸頭斷開，吹風(fēng)機(jī)停止工作，如果繼電器不得電，其觸頭處于斷開狀態(tài)，不論怎么樣控制開關(guān)，吹風(fēng)機(jī)都將無法工作。

6 主電路設(shè)計(jì)

吹風(fēng)機(jī)主電路由電動機(jī)、熱電阻絲、熔斷器、開關(guān)和線路構(gòu)成，電動機(jī)和熱電阻絲并聯(lián)，每條支路設(shè)有開關(guān)，不同的開關(guān)狀態(tài)組合就可以實(shí)現(xiàn)各種工作狀態(tài)，主電路的干路上串聯(lián)了繼電器觸頭，實(shí)現(xiàn)了繼電器可以直接使線路斷電，設(shè)置的熔斷器可以防止主電路老化或其他原因引起的故障，一旦電流過大，熔斷器立即斷開。

7 吹風(fēng)機(jī)工作流程

當(dāng)使用者使用吹風(fēng)機(jī)時(shí)，掌心就會與金屬體接觸，此時(shí)會有電流流經(jīng)人體導(dǎo)入大地，當(dāng)電流流過電阻時(shí)會在電阻兩端產(chǎn)生電壓，信號采集模塊可以接收到電阻兩端的電壓信號，如果沒有使用者或者使用者沒有接觸金屬體時(shí)，由于沒有電流流過，電阻兩端就不會檢測到有電壓產(chǎn)生；信號采集模塊將電壓信號采集后經(jīng)過放大、穩(wěn)壓最終輸出合適的電壓信號，電壓信號被送給信號處理模塊，信號處理模塊就向執(zhí)行模塊發(fā)送信號，繼電器動作，串接在主電路中的繼電器觸頭閉合，達(dá)到吹風(fēng)機(jī)工作的前提條件，在滿足這個(gè)條件的基礎(chǔ)上按下開關(guān)，吹風(fēng)機(jī)就可以工作了。當(dāng)使用者不接觸金屬體時(shí)，信號采集器接收不到電壓信號，就會停止向STM32輸送信號，STM32立即向繼電器發(fā)出斷開信號，實(shí)現(xiàn)斷電。

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